长期培肥年限对活性有机质的影响

长期培肥年限对活性有机质的影响

土壤有机质是土壤肥力的重要指标，影响着土壤的物理、化学和生物性质。20世纪70～80年代,提出了土壤活性有机质(activesoilorganicmatter,ASOM)的概念。ASOM是指土壤中有效性较高,易被土壤微生物分解利用,对植物养分供应有最直接作用的那部分有机质,主要包括溶解性有机碳、微生物量碳、轻组有机质。1977年Jenkinson等采用放射性碳年龄法,按照分解难易程度,将有机质分为5个子库;1987年Logninow等根据有机质被3种不同浓度的KMnO4氧化的数量,将易氧化有机质分成高活性、中活性和活性有机质3个级别。1995年Blair等进一步提出了土壤碳库管理指数(CMI)。1997年Lefroy等研究发现,333mmol/LKMnO4氧化的有机质在种植作物时变化最大,因此将能被该浓度KMnO4氧化的有机质称作活性有机质(labileorganicmatter,LOM),不能被氧化的称作非活性有机质(non-labileorganicmatter,NLOM)。我国对不同土壤碳库研究较多,目前,对土壤活性有机质的研究越来越受关注。与全量有机质相比,LOM、CMI与土壤有效养分、土壤物理性状、耕作措施等具有更密切的关系,因而现成为土壤质量及土壤管理评价的重要指标。本研究通过长期农牧结合试验,研究不同改良年限对碱化草甸土各活性有机质及碳库管理指数的影响,为碱化草甸土质量评价和优化管理提供理论依据。1材料和方法1.1大气候区早霜期钢水势试验设在黑龙江省肇州县永乐镇太丰村,地处黑龙江省第一积温带,属中温带大陆性季风气候,年均活动积温2800℃,无霜期143d,降水量约457.6mm。其特点是春季多风、少雨、干旱;夏季酷热、多雨;秋季凉爽,易发生早霜;冬季寒冷、干燥。1.2有机肥及土壤有机质分析通过农牧结合方式,以碱化草甸土施不同改良年限有机肥为根据,研究其不同改良年限对碱化草甸土活性有机质的影响。试验共6个处理:处理1,碱化草甸土(CK);处理2,改良1年;处理3,改良4年;处理4,改良6年;处理5,改良10年;处理6,改良15年。每个处理3次重复,试验小区随机排列,小区面积50m2,每个小区有机肥施用量均为5m3,种植作物为玉米(当地主栽品种)。基础肥力测定采用常规分析方法。活性有机质测定采用高锰酸钾氧化法,采用的KMnO4浓度分别为33,167,333mmol/L,由此测定出的3组活性有机质分别称其为高活性有机质、中活性有机质和活性有机质。土壤全量有机质用K2Cr2O7氧化法测定。碳库指数(CPI)=样品总有机质含量/参考土壤总有机质含量;土壤碳的不稳定性,即碳库活度指数(L)=样本中的活性有机质含量/样本中的非活性有机质含量;碳损失及其对稳定性的影响用活度指数(LI)表示,LI=样本的碳库活度指数/对照的碳库活度指数。基于以上参数可得到碳库管理指数(CMI)=CPI×LI×100。2结果与分析2.1不同处理的土壤有机质含量CMI的影响碱化草甸土活性有机质及CMI受施肥影响明显,如表1。与原始土壤相比,长年改良总有机质与活性有机质含量均呈上升趋势,并存在极显著性差异。改良1～4年活性有机质的含量增长变化很大,增幅51.71%。农牧结合不同改良年限的5个处理其总有机质和活性有机质的含量均上升,碳库管理指数也升高,说明有机肥不仅能提高土壤有机质数量,而且能改善土壤有机质质量,从而提高土壤的综合生产力。改良1～15年CMI值有逐渐上升的趋势,表明土壤活性有机质含量升高明显,农牧结合改良不仅能提高土壤有机质数量,而且能改善土壤有机质质量,从而提高土壤的综合生产力。与活性有机质相比,中活性有机质含量相对较低。15年来,中活性有机质的含量在3.21～5.92g/kg之间,呈逐年增长状态,15年增幅84.4%(表1)。改良1年与CK的中活性有机质含量差异不显著,但在改良4年后,随年限的增加含量和碳库管理指数呈极显著变化。因此,长期农牧结合对中活性有机质含量影响很大。碱化草甸土高活性有机质含量为1.70～2.81g/kg,低于中活性有机质含量(表1)。不同改良年限处理比较,高活性有机质含量随改良年限的增加,其含量也逐步增长,但改良1年与对照差异不显著,改良4年与6年,高活性有机质的含量变化也不显著。改良4年同CK达到了显著性差异,说明在改良的前4年,中、高活性有机质变化较大,改良4～10年中、高活性有机质含量趋于稳定。2.2在不同牧结合改良中,高活性与中活性有机质比值由说改良1～15年,高活性有机质含量与中活性有机质含量的比例随改良年限的增加总体上呈降低的趋势,同年高活性与中活性有机质比值由CK的52.96%下降到47.47%。说明中活性有机质增长的速率比高活性有机质较快。因此,农牧结合改良对中活性有机质的增加较为敏感。因此,中活性有机质的含量增加快对改善土壤质量和碱化草甸土有着重要意义。2.3有机质的相关性长期农牧结合改良后,将土壤中总有机质和各种活性有机质含量进行相关分析。结果(表2)表明,3种活性有机质之间都呈显著或极显著相关,高活性有机质与中活性有机质相关系数为0.981,高活性有机质与活性有机质相关系数为0.984,中活性有机质与活性有机质相关系数为0.954。3种活性有机质与总有机质的相关性说明,活性有机质虽然区别于总有机质,但又与总有机质紧密相连,它们是土壤总有机质的一部分。3施肥对土壤有机质含量及cmi的影响活性有机质在指示土壤质量和土壤肥力的变化时比有机质更灵敏,更能反映土壤理化性质。与原始土壤相比,长期农牧结合改良碱化草甸土活性有机质含量及CMI均呈上升趋势,刘颖等在黑土上的研究得出,长期施用有机肥或化肥均能提高土壤活性有机质的含量,施用有机肥对土壤活性有机质的积累作用较大。吴小丹等研究表明,长期采用化肥或化肥与有机肥、稻草配施有利于土壤高活性有机质、中活性有机质和活性有机质含量及CMI的提高。徐明岗等对红壤连续13年的定位监测,发现长期有机与无机肥料配施,土壤有机质含量的增加以LOM为主,田秀平等在研究白浆土长期施肥对有机质含量及稳定性影响的试验中,也得到同样的结果。碱化草甸土有机质含量较低,通过施用有机肥后,有机质和活性有机质含量增加较快,在连续农牧结合改良碱化草甸土4年内,活性有机质含量变化很大,改良1～4年,活性有机质含量增幅为51.71%,改良4～15年间,活性有机质含量变化较小,4～15年活性有机质含量增幅仅为18.58%。吴小丹等研究表明,施肥年限对有机质和活性有机质组分的影响表现为初期变化较快,随着时间的推移变化趋缓。倪进治等报道,他们在分离不同施肥潮土活性有机质组分时,发现有机物施用后,土壤活性有机质含量在开始时迅速达到较高值,随着时间的推移下降并趋于稳定。长期农牧结合改良碱化草甸土在提高碱化草甸土活性有机质含量方面表现较为敏感,活性有机质的不同组分和CMI能更为客观地反映土壤质量和土壤肥力状况,可成为土壤管理的良好评价指标。因此认为活性有机质能够更准确、更实际地反映土壤肥力和土壤物理性质的变化,指示各种有机物的矿化率和土壤的综合活力水平,为农业的可持续发展提供理论依据。4活性有机质的变化碱化草甸土长期农牧结合改良后,土壤各活性有机质及CMI在1%水平上有极显著变化,改良1～4年活性有机质含量增长很大,增幅为51.71%,活性有机质含量总涨幅79.91%。改良1年与未改良中活性有机质差异不显著,但在改良4年后,随改良年限的增加其含量和碳库管理指数呈极显著变化。中活性有机质含量的增长速率比高活性有机质较快。高活性有机质含量随改良年限的增加,其含量也逐步增长,但改良1年与对照差异不显著,改良4